CN105647133A

CN105647133A - 一种碳纤维改性pbt复合材料及其制备方法

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Publication number: CN105647133A
Application number: CN201610109781.7A
Authority: CN
Inventors: 韩静; 黄启忠; 杜勇; 雷霆; 谢志勇; 陈建勋; 唐臻; 王长明; 谢守德
Original assignee: Janus Dongguan Precision Components Co Ltd
Current assignee: Janus Dongguan Precision Components Co Ltd
Priority date: 2016-02-26
Filing date: 2016-02-26
Publication date: 2016-06-08

Abstract

本发明公开了一种碳纤维改性PBT复合材料及其制备方法，该碳纤维改性PBT复合材料是将PBT塑胶、抗氧化剂、润滑剂按质量百分比99％：0.1％-0.6％：0.2—0.5％混合均匀得到的PBT塑胶混合物与碳纤维丝束按质量百分比15％—25％：75％—85％共混并挤出造粒形成的碳纤维改性PBT复合材料。还公开了一种使用该碳纤维改性PBT复合材料在铝合金注塑上的用途。本发明能显著增强PBT塑胶的刚性和强度，经碳纤维改性的PBT复合材料在铝合金注塑应用中表现出优良的综合性能。

Description

一种碳纤维改性PBT复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种碳纤维改性PBT复合材料及其制备方法。

背景技术

PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)是一种广泛应用于工业领域的热塑性工程塑料，有良好的化学稳定性、机械强度、电绝缘性和热稳定性。随着国内电子、电气和汽车行业的发展，PBT塑料的使用量日益增加。PBT能够用于制造电子产品框架、电器外壳和汽车零件等。但是由于PBT自身性能较差，且热形变温度低，为了满足一些特殊的要求，所以必须对PBT进行改性。

目前在手机上应用PBT都是经过玻璃纤维改性的，但是强度及刚性相对来说还不是很足，在铝合金纳米微孔注塑过程中，会因为刚性和强度不足而导致PBT与铝合金结合力降低的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于针对现有PBT的刚性和强度不足而导致PBT与铝合金结合力降低的问题，提出一种碳纤维改性PBT复合材料及其制备方法，增强PBT塑胶的刚性和强度。进一步地，使用该碳纤维改性PBT复合材料在铝合金纳米微孔注塑应用中表现出优良的综合性能。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种碳纤维改性PBT复合材料，是将PBT塑胶、抗氧化剂、润滑剂按质量百分比99％：0.1％-0.6％：0.2—0.5％混合均匀得到的PBT塑胶混合物与碳纤维丝束按质量百分比15％—25％：75％—85％共混并挤出造粒形成的碳纤维改性PBT复合材料。

进一步地：

所述抗氧化剂为抗氧化剂245。

所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯。

所述碳纤维丝束与所述PBT塑胶混合物的质量百分比为25％：75％。

所述碳纤维丝束与所述PBT塑胶混合物的质量百分比为15％：85％。

所述碳纤维丝束与所述PBT塑胶混合物的质量百分比为5％：95％。

一种制备所述碳纤维改性PBT复合材料的制备方法，包括将PBT塑胶、抗氧化剂、润滑剂按质量百分比99％：0.1％-0.6％：0.2—0.5％混合均匀得到的PBT塑胶混合物与碳纤维丝束按质量百分比15％—25％：75％—85％共混并挤出造粒而形成碳纤维改性PBT复合材料。

进一步地：

所述的制备方法包括以下步骤：

a.碳纤维表面处理：将碳纤维丝束放入浓度为30％—50％硝酸溶液和25％—35％硝酸钠混合溶液中进行表面处理，然后取出碳纤维丝束，用清水清洗至中性，然后烘干；

b.碳纤维与PBT塑胶共混造粒：将PBT塑胶加热后将PBT塑胶与抗氧化剂、润滑剂混合均匀，然后将碳纤维丝束与混合均匀的PBT塑胶混合物加入挤出机中进行挤出造粒。

步骤a中，优选将碳纤维丝束放入硝酸和硝酸钠混合溶液中浸润30—50分钟。

步骤b中，优选将PBT塑胶放入烤箱以100度加热4—6个小时。

步骤c中，优选控制挤出机温度为210—240度，螺杆转数为200—400转数/分。

一种铝合金注塑方法，其中将所述的碳纤维改性PBT复合材料与表面具有纳米微孔的铝合金框架注塑成型为一体。

所述铝合金注塑方法包括：将所述碳纤维改性PBT复合材料加入注塑模具，以100—130度的温度预热2—3小时，然后将经阳极氧化的铝合金放入注塑模具中，注塑模具温度控制130—150度，调节射出压力100—150MP，注塑料筒温度控制在230—260度，5—10S后成型。

本发明的有益效果：

本发明提供的碳纤维改性PBT复合材料能够显著增强PBT塑胶的刚性和强度，使其力学性能、热变形温度和热稳定性均大幅提升。该碳纤维改性PBT复合材料在与铝合金注塑成型的用途中尤其表现出优异的综合性能，注塑后的塑胶与金属产品的结合强度有显著提升。

在具体实施例中，PBT塑胶混合物和碳纤维共混后挤出造粒，碳纤维在PBT树脂中均匀分散成型在一起，且排列方向是沿着熔体流动方向，有较高的取向度，这样能够提高PBT树脂的结晶度和结晶速率，使硬度和模量有大幅提高。

具体实施方式

以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

在一种实施例中，一种碳纤维改性PBT复合材料，是将PBT塑胶、抗氧化剂、润滑剂按质量百分比99％：0.1％-0.6％：0.2—0.5％混合均匀得到的PBT塑胶混合物与碳纤维丝束按质量百分比15％—25％：75％—85％共混并挤出造粒形成的碳纤维改性PBT复合材料。

在一种优选的实施例中，所述抗氧化剂为抗氧化剂245。

在一种优选的实施例中，所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯。

在一种优选的实施例中，所述碳纤维丝束与所述PBT塑胶混合物的质量百分比为25％：75％。

在一种优选的实施例中，所述碳纤维丝束与所述PBT塑胶混合物的质量百分比为15％：85％。

在一种优选的实施例中，所述碳纤维丝束与所述PBT塑胶混合物的质量百分比为5％：95％。

在一种实施例中，一种制备所述碳纤维改性PBT复合材料的制备方法，包括将PBT塑胶、抗氧化剂、润滑剂按质量百分比99％：0.1％-0.6％：0.2—0.5％混合均匀得到的PBT塑胶混合物与碳纤维丝束按质量百分比15％—25％：75％—85％共混并挤出造粒而形成碳纤维改性PBT复合材料。

在一种优选的实施例中，所述的制备方法包括以下步骤：

在一种更优选的实施例中，步骤a中，优选将碳纤维丝束放入硝酸和硝酸钠混合溶液中浸润30—50分钟。

在一种更优选的实施例中，步骤b中，优选将PBT塑胶放入烤箱以100度加热4—6个小时。

在一种更优选的实施例中，步骤c中，优选控制挤出机温度为210—240度，螺杆转数为200—400转数/分。

在一种实施例中，一种铝合金注塑方法，其中将所述的碳纤维改性PBT复合材料与表面具有纳米微孔的铝合金框架注塑成型为一体。

在一种优选的实施例中，所述铝合金注塑方法包括：将所述碳纤维改性PBT复合材料加入注塑模具，以100—130度的温度预热2—3小时，然后将经阳极氧化的铝合金放入注塑模具中，注塑模具温度控制130—150度，调节射出压力100—150MP，注塑料筒温度控制在230—260度，5—10S后成型。

以下通过更具体的实施例进一步描述本发明及其优点。

实施例1

东丽碳纤维，30％—50％硝酸溶液，25％—35％硝酸钠溶液，普通注塑PBT塑胶粒，抗氧化剂245，季戊四醇硬脂酸酯，双螺杆挤出机，阳极氧化的6063铝合金样条，注塑机。

碳纤维表面处理：将碳纤维丝束放入30％—50％硝酸溶液和25％—35％硝酸钠混合溶液中，浸润30—50分钟，然后取出碳纤维丝束，用清水清洗至中性，放入烤箱100度烘干即可。

碳纤维与PBT塑胶共混：将PBT塑胶放入烤箱烘100度4—6个小时，然后将PBT塑胶、抗氧化剂245、季戊四醇硬脂酸酯按着质量比99％：0.1％-0.6％：0.2—0.5％混合均匀，然后将碳纤维丝束与混合均匀的PBT塑胶加入挤出机料斗中，调节振动计量加料装置按着碳纤维丝束和PBT塑胶15％—25％：75％—85％来控制，然后调节挤出机温度210—240度，螺杆转数200—400转数/分，然后挤出造粒即可得到改性PBT塑胶。经实验测试，其物性参数如下表1。

铝合金纳米微孔注塑：将改性PBT塑胶粒加入成型注塑机，100—130度预热2—3小时，然后将阳极氧化的铝合金放入模具中，模具温度控制130—150度，然后调节射出压力100—150MP，料筒温度控制在230—260度，开始注塑，5—10S即可拿出产品，即为铝合金纳米注塑PBT塑胶件。经实验测试，其性能如下表2。

实施例2

东丽碳纤维，30％—50％硝酸溶液，25％—35％硝酸钠溶液，普通注塑PBT塑胶粒，抗氧化剂245，季戊四醇硬脂酸酯，双螺杆挤出机，阳极氧化的7003铝合金样条，注塑机。

碳纤维与PBT塑胶共混：将PBT塑胶放入烤箱烘100度4—6个小时，然后将PBT塑胶、抗氧化剂245、季戊四醇硬脂酸酯按着质量比99％：0.1％-0.6％：0.2—0.5％混合均匀，然后将碳纤维丝束与混合均匀的PBT塑胶加入挤出机料斗中，调节振动计量加料装置按着碳纤维丝束和PBT塑胶25％：75％来控制，然后调节挤出机温度210—240度，螺杆转数200—400转数/分，然后挤出造粒即可得到改性PBT塑胶。经实验测试，其物性参数如下表1。

铝合金纳米微孔注塑：将改性PBT塑胶粒加入成型注塑机，100—130度预热2—3小时，然后将阳极氧化的铝合金放入模具中，模具温度控制130—150度，然后调节射出压力100—130MP，料筒温度控制在230—260度，开始注塑，5—8S即可拿出产品，即为铝合金纳米注塑PBT塑胶件。经实验测试，其性能如下表2。

实施例3

碳纤维与PBT塑胶共混：将PBT塑胶放入烤箱烘100度4—6个小时，然后将PBT塑胶、抗氧化剂245、季戊四醇硬脂酸酯按着质量比99％：0.1％-0.6％：0.2—0.5％混合均匀，然后将碳纤维丝束与混合均匀的PBT塑胶加入挤出机料斗中，调节振动计量加料装置按着碳纤维丝束和PBT塑胶15％：85％来控制，然后调节挤出机温度210—240度，螺杆转数200—400转数/分，然后挤出造粒即可得到改性PBT塑胶。经实验测试，其物性参数如下表1。

实施例4

碳纤维与PBT塑胶共混：将PBT塑胶放入烤箱烘100度4—6个小时，然后将PBT塑胶、抗氧化剂245、季戊四醇硬脂酸酯按着质量比99％：0.1％-0.6％：0.2—0.5％混合均匀，然后将碳纤维丝束与混合均匀的PBT塑胶加入挤出机料斗中，调节振动计量加料装置按着碳纤维丝束和PBT塑胶5％：95％来控制，然后调节挤出机温度210—240度，螺杆转数200—400转数/分，然后挤出造粒即可得到改性PBT塑胶。经实验测试，其物性参数如下表1。

表1不同比例碳纤维改性PBT塑胶物性比对表

表2不同比例碳纤维改性PBT塑胶结合强度比对表

以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种碳纤维改性PBT复合材料，其特征在于,是将PBT塑胶、抗氧化剂、润滑剂按质量百分比99％：0.1％-0.6％：0.2-0.5％混合均匀得到的PBT塑胶混合物与碳纤维丝束按质量百分比15％-25％：75％-85％共混并挤出造粒形成的碳纤维改性PBT复合材料。

2.如权利要求1所述的碳纤维改性PBT复合材料，其特征在于,所述抗氧化剂为抗氧化剂245，所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯。

3.如权利要求1所述的碳纤维改性PBT复合材料，其特征在于,所述碳纤维丝束与所述PBT塑胶混合物的质量百分比为25％：75％。

4.如权利要求1所述的碳纤维改性PBT复合材料，其特征在于,所述碳纤维丝束与所述PBT塑胶混合物的质量百分比为15％：85％。

5.如权利要求1所述的碳纤维改性PBT复合材料，其特征在于,所述碳纤维丝束与所述PBT塑胶混合物的质量百分比为5％：95％。

6.一种制备如权利要求1至5任一项所述的碳纤维改性PBT复合材料的制备方法，其特征在于,包括将PBT塑胶、抗氧化剂、润滑剂按质量百分比99％：0.1％-0.6％：0.2-0.5％混合均匀得到的PBT塑胶混合物与碳纤维丝束按质量百分比15％-25％：75％-85％共混并挤出造粒而形成碳纤维改性PBT复合材料。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于,包括以下步骤：

a.碳纤维表面处理：将碳纤维丝束放入浓度为30％-50％硝酸溶液和25％-35％硝酸钠混合溶液中进行表面处理，然后取出碳纤维丝束，用清水清洗至中性，然后烘干；

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于,步骤a中，优选将碳纤维丝束放入硝酸和硝酸钠混合溶液中浸润30-50分钟；步骤b中，优选将PBT塑胶放入烤箱以100度加热4-6个小时；步骤c中，优选控制挤出机温度为210-240度，螺杆转数为200-400转数/分。

9.一种铝合金注塑方法，其特征在于,将如权利要求1至5任一项所述的碳纤维改性PBT复合材料与表面具有纳米微孔的铝合金框架注塑成型为一体。

10.如权利要求9所述的铝合金注塑方法，其特征在于,包括：将所述碳纤维改性PBT复合材料加入注塑模具，以100-130度的温度预热2-3小时，然后将经阳极氧化的铝合金放入注塑模具中，注塑模具温度控制130-150度，调节射出压力100-150MP，注塑料筒温度控制在230-260度，5-10S后成型。